[发明专利]一种线阵式阵列涡流传感器及涡流检测方法

说明书

本发明公开了一种线阵式阵列涡流传感器及涡流检测方法，包括若干用于激励涡流信号的第一线圈以及用于接收涡流响应信号的第二线圈，其中，第一个第二线圈接收第一个第一线圈激励的涡流信号所形成的涡流响应信号，第i个第二线圈及第i+1个第二线圈接收第i+1个第一线圈激励的涡流信号所形成的涡流响应信号，其中，i大于等于1，该传感器及方法能够识别水轮机叶片的裂纹类缺陷。

技术领域

本发明属于无损检测领域，涉及一种线阵式阵列涡流传感器及涡流检测方法。

背景技术

水轮机叶片作为水电机组关键设备，其安全性直接影响水电站的安全经济运行。水轮机叶片长期受到水流、砂石等介质的冲刷腐蚀，导致金属表面凹凸不平，在冲蚀过程中快速减薄。近年来，多个单机容量从60MW至600MW的水电机组均发现了水轮机叶片存在裂纹缺陷，甚至部分机组的叶片基体发生脱落情况，使机组产生强烈的振动及负荷波动，导致机组不能安全稳定运行。为尽早发现水轮机叶片的裂纹等缺陷，对常规无损检测方法的有效性进行了梳理，常规超声检测是目前应用较广的一种检测方法，主要用于金属的内部缺陷检测，但对于铸件材料，由于晶粒粗大，超声波衰减严重，检测效果不佳；磁粉检测应用于铁磁性零部件的表面及近表面检测，但水轮机叶片的碳化钨(WC)喷涂层属于弱磁性，采用磁粉检测时灵敏度不高；渗透检测仅适合表面开口的裂纹检测，对涂层下裂纹无法检测；射线检测适用于较薄工件的内部缺陷检测，但水轮机叶片因空间受限和结构不规则等原因，射线底片无法与部件贴合，因此无法对水轮机叶片的裂纹类缺陷进行检测。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种线阵式阵列涡流传感器及涡流检测方法，该传感器及方法能够识别水轮机叶片的裂纹类缺陷。

为达到上述目的，本发明所述的线阵式阵列涡流传感器包括若干用于激励涡流信号的第一线圈以及用于接收涡流响应信号的第二线圈，其中，第一个第二线圈接收第一个第一线圈激励的涡流信号所形成的涡流响应信号，第i个第二线圈及第i+1个第二线圈接收第i+1个第一线圈激励的涡流信号所形成的涡流响应信号，其中，i大于等于1。

一种水轮机叶片线阵式阵列涡流检测方法包括下述步骤：

取线阵式阵列涡流传感器，并将所述线阵式阵列涡流传感器与测量仪器相连接；

设定测量仪器的检测频率；

调节涡流响应信号的阻抗图相位；

设定测量仪器的灵敏度；

测量仪器激励第一线圈发出涡流信号，并通过第二线圈接收涡流响应信号；

对接收到的涡流响应信号进行识别及分析，以判断水轮机叶片是否存在缺陷，完成水轮机叶片线阵式阵列涡流检测。

第一线圈及第二线圈的内半径、中心距离控制在检测灵敏度最大处。

第一线圈及第二线圈的外半径为1.5mm，内半径为0.6mm，第一线圈及第二线圈的高度均为0.12mm，第一线圈及第二线圈的提离距离为0.2mm，相邻第一线圈之间的中心距离为8mm，相邻第二线圈之间的中心距离为8mm。

设定检测频率的过程为：

取试块，在试块上制作人工缺陷，通过线阵式阵列涡流传感器检测所述人工缺陷，同时调节检测频率，使得人工缺陷对应的涡流响应信号达到最大幅值，再将当前的检测频率设定为测量仪器的检测频率。

设定的测量仪器的检测频率为300kHz～1000kHz。

调节涡流响应信号的阻抗图相位的具体过程为：

将提离信号的相位调节为水平方向，人工缺陷的涡流响应信号与提离信号之间的相位差调节至最大；

其中，通过改变检测频率，同时调节提离信号的相位，使提离信号的相位处于水平方向；